离子液体萃取精馏分离乙醇和2-丁酮共沸体系的过程模拟

以离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([DMIM]DMP)为萃取剂,分离乙醇和2-丁酮共沸体系。采用Aspen Plus流程模拟软件,对乙醇和2-丁酮体系的萃取精馏过程进行了模拟。考察了溶剂比、全塔理论塔板数、原料进料位置、萃取剂进料位置和回流比等因素对分离效果的影响,获得了萃取精馏分离乙醇和2-丁酮体系的最佳工艺优化条件为:萃取精馏塔的全塔理论板数为22,原料和萃取剂进料位置分别为第11块和第3块理论板,回流比为0.5,溶剂比为0.5。在此条件下,产品2-丁酮的摩尔分数达到99.98%,乙醇的摩尔分数达到99.99%,再生的萃取剂[DMIM]DMP的摩尔分数达到100%。说明以[DMIM]DMP为萃取剂萃取分离乙醇和2-丁酮共沸物具有很好的效果。     

单(2-羟乙基)铵甲酸盐离子液体用于乙醇水溶液萃取精馏的过程模拟

利用Aspen Plus模拟软件,模拟研究了由乙醇质量分数为95%的工业酒精通过常压萃取精馏制取无水乙醇的工艺过程,并对单(2-羟乙基)铵甲酸盐离子液体和乙二醇传统萃取剂的分离性能进行了比较分析。考察了原料和萃取剂的进料位置、萃取剂用量、回流比等参数对分离效果的影响,获得了优化的操作条件,即精馏塔塔板数28,原料进料板为第17块,萃取剂进料板为第2块,溶剂比为0.6,摩尔回流比为1.6。在优化操作条件下,塔顶产品中乙醇的质量分数可达99.98%,与乙二醇为萃取剂的传统萃取精馏过程相比,再沸器热负荷降低28%,具有明显的节能效果。     

甲醇-苯共沸物连续萃取精馏工艺的流程模拟

基于化工模拟软件Aspen Plus,选用苯甲醚为萃取剂,采用UNIFAC模型,对甲醇-苯共沸体系的连续萃取精馏过程进行模拟与条件优化。采用Sensitivity灵敏度分析考察了萃取精馏塔的的溶剂比(萃取剂对原料的物质的量比)、全塔理论板数、原料进料位置、萃取剂进料位置、回流比等因素对分离效果与热负荷的影响。确定的最佳工艺方案为:全塔理论板数为28,原料和萃取剂分别在第22块和第6块理论板进料,回流比为1,溶剂比为2。在此工艺方案下:产品甲醇和苯的纯度均达99.94%,萃取剂苯甲醚的回收率达99.99%,模拟与优化结果为甲醇-苯共沸物连续萃取精馏分离过程的工业化设计和操作提供了理论依据和设计参考。     

丙酮-氯仿萃取精馏分离工艺优化研究

利用Aspen Plus化工模拟软件对丙酮-氯仿萃取精馏工艺流程进行了模拟优化研究,并利用Aspen Economic对其进行了经济估算。利用Model Analysis tools确定最终较优流程参数为:萃取精馏塔理论板数30块,第11块理论板进料,回流比6. 4,塔顶丙酮回收率96. 57%,摩尔分数为99. 7%。萃取剂回收塔理论板数6块,第3块理论板进料,回流比2,塔顶氯仿回收率为99. 96%,摩尔分数98. 2%,塔釜二甲基亚砜摩尔分数98%,全部回流至萃取精馏塔,补充萃取剂量流量1. 25 kg/h。对萃取精馏工艺进行经济估算得到设备费用28万元,年操作费用391万元,总投资3 838万元,总期望回报率为20%。     

[Emim]AC萃取精馏分离乙酸甲酯和甲醇工艺模拟

以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]AC)为萃取剂,萃取精馏分离乙酸甲酯和甲醇共沸体系。采用Aspen Plus流程模拟软件,对萃取精馏工艺进行了模拟和优化。考察了溶剂比、全塔理论塔板数、原料进料位置、萃取剂进料位置和回流比等工艺参数对分离效果的影响。萃取精馏塔的最佳工艺参数为:全塔理论板数30,原料和萃取剂进料位置分别为第23块和第2块理论板,回流比为1.0,溶剂比为0.7。闪蒸罐操作温度和压力分别为85℃和20 kPa。在最优工艺条件下,产品乙酸甲酯的质量分数达到99.95%,甲醇的质量分数达到99.54%,均满足分离要求。说明采用离子液体[Emim]AC作为萃取剂分离乙酸甲酯和甲醇共沸物具有工业应用前景。     

萃取精馏分离四氢呋喃-水共沸物的模拟研究

利用化工流程模拟软件Aspen Plus,以DMSO为萃取剂,模拟研究四氢呋喃-水共沸物的分隔壁萃取精馏和单塔侧线采出萃取精馏过程。分隔壁萃取精馏优化后工艺参数为:主塔22块理论板,萃取剂3块理论板处进料,原料17块理论板处进料,回流比0.5,溶剂比0.45;副塔10块理论板,回流比2.4。可得到摩尔分数为99.90%的四氢呋喃和99.19%的水,回收萃取剂的摩尔分数为99.72%。和常规双塔萃取精馏相比,冷凝器热负荷降低18.63%,再沸器热负荷降低15.58%,实现了有效节能。而单塔侧线采出萃取精馏不能实现四氢呋喃和水的有效分离。     

离子液体萃取精馏苯和乙醇共沸体系的模拟

采用COSMO-RS中的COSMOtherm软件,选定三丁基甲基醋酸铵([N_(1,4,4,4)][OAc])作为萃取精馏分离苯和乙醇共沸体系的萃取剂。采用Aspen Plus流程模拟软件,对苯和乙醇体系的萃取精馏过程进行了模拟。考察了溶剂比、全塔理论板数、回流比、原料进料位置等因素对分离效果的影响,通过灵敏度分析,得到了萃取精馏分离乙醇和苯体系的最佳工艺优化条件。在此条件下,产品苯的摩尔分数为99. 99%,乙醇的摩尔分数为99. 98%。说明以[N_(1,4,4,4)][OAc]为萃取剂萃取分离乙醇和苯的共沸物具有很好的效果。     

异丙醇-异丙醚-水三元物系分离的模拟与研究

提出了非均相层析-萃取精馏分离工艺,并基于Aspen Plus对该分离过程进行模拟研究,以得到质量分数为98.3%的异丙醚和99%的异丙醇,水相异丙醚的质量分数小于2×10-5,异丙醇的质量分数小于1×10-4为目标,确定了粗馏塔、醚精制塔、异丙醇精制塔、乙二醇回收塔最佳工艺参数。粗馏塔的理论塔板数为26,进料板位置为第13块理论板,摩尔回流比为0.14。醚精制塔的理论塔板数为23,进料板位置分别为第3和15块理论板,摩尔回流比为0.92。异丙醇精制塔的理论塔板数为25,进料板位置为第3和第18块理论板,摩尔回流比为2.85。乙二醇回收塔的理论塔板数为40,进料板位置为第15块理论板,摩尔回流比为0.08。总体工艺具有流程简单、产品纯度高、易于操作的特点。     

醋酸-水萃取精馏萃取剂的选择及过程模拟和优化

基于Aspen Plus软件模拟,对醋酸-水体系进行萃取精馏的萃取剂N-甲基吡咯烷酮、N-甲基乙酰胺、己二腈、ε-己内酰胺4种萃取进行模拟比较,确定己二腈为最佳萃取剂并与文献一直采用N-甲基乙酰胺作为萃取剂相比,产品质量分数更高,塔的再沸器总热负荷为4 436.5 k W,再沸器总热负荷减少了32.1%。同时对己二腈萃取精馏醋酸-水体系模拟优化,参数结果为,萃取精馏塔塔板数为28,原料进料板为第13块,萃取剂的进料板为第3块,回流比为2,溶剂回收塔进料板为第3块,回流比为0.5。此参数下全流程模拟,产品冰醋酸的质量分数达到99.97%,水的出口质量分数达到99.9%。     

萃取精馏分离乙腈-正丙醇混合物模拟研究

利用Aspen Plus化工流程模拟软件采用萃取精馏法,以1,4-丁二醇(BDO)为萃取剂,对乙腈-正丙醇的分离进行模拟研究。最优工艺条件:萃取精馏塔理论板数45,混合物进料位置37,萃取剂进料位置3,回流比1.8,溶剂比7;溶剂回收塔理论板数17,进料位置7,回流比1.6。在上述条件下得到乙腈和正丙醇质量分数分别为99.81%和99.22%。     

异丙醇-环己烷萃取精馏过程模拟与优化

利用化工流程模拟软件Aspen Plus对异丙醇-环己烷共沸物系的双塔连续萃取精馏过程进行了模拟计算与优化。首先根据溶剂相似相溶原理,先初选出糠醛和硝基苯作为备选溶剂,再通过汽液平衡试验及ChemCAD模拟筛选,确定糠醛为最适宜溶剂,选择NRTL模型作为物性方法,使用RadFrac模块进行模拟计算,并利用灵敏度分析模块对各工艺参数进行优化。结果表明,最适宜工艺方案为：萃取精馏塔理论塔板数为30,原料在第26块板进料,溶剂在第12块板进料,物质的量回流比为1.8,溶剂质量比为3∶1;溶剂回收塔理论板数为15,进料位置在第10块板,物质的量回流比为1.0。分离效果可达到环己烷质量分数为99.74%,异丙醇质量分数为99.61%。模拟和优化结果为分离过程的优化操作和设计提供了依据。     

Optimization of the Design and Operation of Extractive Distillation Processes

The achievement of the optimal operating point of extractive distillation systems involves determining the values of the process variables, such as the solvent flowrate, the reflux ratio of the extractive, and recovery columns. From the point of view of design, the optimum involves defining the number of stages of extractive and recovery columns, as well as the feed stage positions of these columns. The above-mentioned columns are coupled through a recycle stream, which makes obtaining the optimal operating and design points a more complex task. This study arose from a new procedure for the analysis of extractive distillation columns, in which the solvent mole fraction in the solvent feed stage is the primary variable to be analyzed. The procedure allows for determining the values of the process and design variables that provide the global minimum for the total annual cost and the specific energy consumption of the extractive distillation processes (extractive and recovery columns). Furthermore, it is possible to determine the minimum solvent flowrate and the minimum reflux ratio for separation. Obtaining anhydrous ethanol using ethylene glycol as solvent is the case study of this work.     

萃取精馏分离乙腈-正丙醇的研究

采用萃取精馏的方法分离乙腈-正丙醇的共沸物系。首先利用溶剂选择原理和UNIFAC基团贡献法选出N-甲基吡咯烷酮作为萃取精馏的萃取剂,同时采用NRTL模型对常压下乙腈-正丙醇物系和加入萃取剂N-甲基吡咯烷酮后的汽液平衡进行模拟和实验验证,模拟结果与实验数据吻合较好。然后通过间歇萃取精馏实验进一步考察所选萃取剂的分离效果。结果表明,N-甲基吡咯烷酮能够打破共沸,有效分离乙腈-正丙醇共沸物系。采用有28块理论板的填料塔,萃取剂进料位置为第4块板,溶剂比为1.0,回流比为3,可以从塔顶得到质量分数为98.6%的乙腈产品。最后,用Aspen Plus软件对乙腈-正丙醇物系的连续萃取精馏流程进行了模拟,得出的参数为进一步的工业应用奠定基础。     

对二甲苯萃取精馏分离乙醇-丙酸乙酯共沸物

利用COSMO-SAC模型对常用萃取剂进行筛选,进而确定对二甲苯适合作为分离乙醇-丙酸乙酯二元共沸物系的萃取剂,并利用汽液平衡实验验证了所选萃取剂的分离效果。结果表明对二甲苯能够分离乙醇-丙酸乙酯共沸物系。采用Aspen Plus模拟软件对乙醇-丙酸乙酯-对二甲苯三元体系进行了连续萃取精馏模拟,并获得了适宜的工艺参数：萃取精馏塔中,理论塔板数为60块,原料进料位置为第50块塔板,萃取剂进料位置为第25块塔板,回流比为7,溶剂比为0.8,塔顶乙醇的含量可达到99.85%;溶剂回收塔中,理论塔板数为30块,进料塔板的位置为第11块塔板,回流比为6,塔顶得到丙酸乙酯的质量分数为99.0%。     

萃取精馏分离异丙醇-水共沸体系的模拟与优化

对异丙醇-水共沸体系的萃取精馏过程进行模拟与优化。以乙二醇为萃取剂,基于UNIFAC模型,使用Aspen Plus化工模拟软件中的RadFrac模块进行萃取精馏模拟,并利用灵敏度分析模块对各工艺参数进行灵敏度分析与优化。结果表明,以乙二醇做萃取剂分离异丙醇-水共沸体系是可行的。对于处理流量5000kg·h-1的异丙醇-水共沸溶液,精馏塔具有22块塔板时,原料进料位置在第16块塔板,萃取液进料位置在第3块塔板,摩尔回流比为1.4,萃取剂与原料的进料比为2∶1,塔顶异丙醇质量分数可达0.9981,萃取精馏塔的分离效果和热负荷达到最优。模拟和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义。     

萃取精馏法精制碳酸二甲酯的过程模拟研究

利用化工模拟软件Aspen Plus采用萃取精馏,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为萃取剂,对碳酸二甲酯生产中的产品精制进行模拟计算,详细分析了理论板数、进料位置、溶剂比和回流比对产品浓度的影响,结果表明,最佳工艺方案为:理论板数36,粗酯进料位置27,萃取剂进料位置4,回流比2.6,溶剂比2.4,产品碳酸二甲酯含量达到99.8%,为分离过程的优化操作和设计提供依据。     

萃取精馏分离甲醇-甲苯共沸物的研究

利用UNIFAC基团贡献法对常用萃取剂进行了筛选,选取邻二甲苯作为该二元共沸物的萃取剂,并通过汽液平衡实验对其分离效果进行了验证;进行甲醇 甲苯分离的间歇萃取精馏实验考察所选萃取剂的效果。结果表明：邻二甲苯能够有效提高甲醇 甲苯的相对挥发度。间歇萃取精馏塔塔板数为30,溶剂比为1,恒回流比(R=3)操作下塔顶得到摩尔分数为99.688%的甲醇产品。     

离子液体反应萃取精馏合成乙酸乙酯

采用离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO₃bmim][HSO₄])和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([BMIM][Tf₂N])分别作为催化剂和萃取剂,对乙酸甲酯与乙醇合成乙酸乙酯和甲醇的反应萃取精馏(RED)过程进行了模拟计算。在反应动力学和汽液相平衡分析基础上建立了反应萃取精馏流程,研究了理论板数、回流比、持液量、进料位置、溶剂比(萃取剂进料与原料进料摩尔流量的比值)、催化剂进料流量等参数对反应萃取精馏过程的影响。在优化的操作条件下,甲醇纯度为0.9922,乙酸乙酯纯度为0.9905,乙酸甲酯转化率为0.9922。     

萃取精馏分离苯乙酮与α-苯乙醇的模拟研究

苯乙酮与α-苯乙醇属近沸点物系,用普通精馏方法很难将二者进行有效地分离。在对已报道的分离方法进行比较分析的基础上,提出了采用萃取精馏方法来分离苯乙酮和α-苯乙醇。文中首先通过定性判断和基团贡献法定量地估算选择了该二元物系合适的萃取剂为丙三醇。然后采用Aspen Plus化工模拟软件中的RadFrac模块进行了萃取精馏塔的模拟,分别考察了溶剂与原料进料位置、回流比、溶剂比对分离效果的影响。结果表明:对于处理量为1 000 kg/h的待分离物系,操作压力为5 kPa,在塔板数为30的条件下萃取精馏塔在原料进料位置为第19块塔板,溶剂进料位置为第6块塔板,回流比为3∶1(质量比),溶剂流率为800 kg/h的优化条件下,可以使塔顶苯乙酮质量分数达到99.8%,且塔釜几乎不含苯乙酮。模拟结果对进一步的实验研究和工业生产具有一定的指导意义。